Расчет тягового электромагнита постоянного тока

Задание

на курсовуюработу по дисциплине

«Электрическиеаппараты»

студентугруппы 9401 СадыковуР.М.

«Расчеттяговогоэлектромагнитапостоянноготока»

Исходныеданные:

1. Тяговаяэлектромагнитнаясила 10 Н;

2. Номинальноенапряжение220В;

3. Конструкцияэлектромагнитаклапанная;

4. Ходякорям;

5. Температураокружающеговоздуха

6. Охлаждениеестественное;

7. Исполнениеоткрытое;

8. Режимработы длительный;

Консультант

ДоцентХуснутдиновР.А.

Министерствообщего и специальногообразованияРФ

КазанскийГосударственныйТехнический

Университетим. А.Н. Туполева

филиал «Восток»

Кафедра: ПЭДи ПрРЭА

Курсоваяработа

по дисциплине:

«Электрическиеаппараты»

на тему:

«Расчеттяговогоэлектромагнитапостоянноготока»

Выполнил:студентгруппы 9401 СадыковР.М.

Проверил:КонсультантДоцент ХуснутдиновР.А.

Задание

на курсовуюработу по дисциплине

«Электрическиеаппараты»

студентугруппы 9401 СадыковуР.М.

«Расчеттяговогоэлектромагнитапостоянноготока»

1.Исходные данные.

1. Тяговаяэлектромагнитнаясила 10 Н;

2. Номинальноенапряжение220 В;

3. Конструкцияэлектромагнитаклапанная;

4. Ходякорям;

5. Температураокружающеговоздуха

6. Охлаждениеестественное;

7. Исполнениеоткрытое;

8. Режимработы длительный;

Консультант

ДоцентХуснутдиновР.А.

Тяговая сила,развиваемаяэлектромагнитом,вычисляетсяпо формулеполученнойна основе балансаэнергии (энергетическаяформула). В условияхравномерногораспределенияиндукции врабочем воздушномзазоре этаформула преобразуетсяв формулу Максвелла:

.

- это индукцияв воздушномзазоре, Тл.

-площадь полюса,.

-магнитнаяпроницаемостьвоздуха.

Задав Тл, можноопределить:

= .

Для электромагнитаклапанноготипа (ЭМК) площадьполюса:

.

а диаметрстержня:

= .

Магнитодвижущаясила обмотки(МДС):

.

где k= - коэффициентпадения МДСв стали.

м- ход якоря.

= - напряженностьмагнитногополя в воздушномзазоре.

Отсюда следуетчто:

А.

Среднеезначение магнитнойиндукции встали магнитопровода:

= Тл.

где – коэффициентрассеиваниямагнитногопотока.

По основнойкривой намагничиваниядля низкоуглеродистойстали, находимсреднее значениемагнитнойнапряженностив стали магнитопровода.

.

Сторонаквадрата окнапод обмоткувозбужденияЭМК:

.

где

.

падение МДС(магнитногонапряжения)в стали. Средняядлина витковобмотки ЭМК:

.

Сечениепровода (помеди):

где удельноеэлектрическоесопротивлениемеди при температуренагрева 75єС.

Диаметрпровода (помеди):

.

Округляемдо стандартногозначения изтаблицы №2.

.

По таблице№2 также находитьсятолщина изоляциина одну сторону:

.

Коэффициентзаполненияпо меди:

где коэффициентукладки.

Число витковнаходитсяпо следующейформуле:

.

Сопротивлениеобмотки:

.

Потребляемыйток:

.

Мощностьпотерь:

.

Плотностьтока в проводе:

если неравенствоне выполняется,следует увеличить(или уменьшить).

.

Это значениеудовлетворяетнеравенству.

Температуранагрева обмотки:

ПоверхностьохлажденияЭМК:

.

Коэффициенттеплопередачис поверхностиобмотки зависитот превышениятемпературы.Выберем ,тогда получаем:

Средняятемпературанагрева обмотки:

єС.

3. Схема замещениямагнитной цепи.

3.1 Схема замещения.

Отдельныеэлементы магнитнойцепи (участкимагнитопровода,воздушныезазоры и промежутки)изображаютсяна схеме замещенияв виде магнитныхсопротивлений,а намагничивающиеобмотки с током- виде источниковМДС. Магнитныесопротивлениярассеяния ираспределеннуюМДС в цепи заменяютнесколькимисосредоточенными.Точность решенияповышаетсяс увеличениемколичестваразбиенийраспределенныхМДС, и магнитныхсопротивленийрассеяния насоответствующиеим элементарныесосредоточенныемагнитныесопротивленияи МДС. Если высотусердечникаобмотки разбитьна три равныечасти, то схемазамещениямагнитной цепибудет иметьвид, показаннойна рис 1.

Наэтой схеме:

- магнитноесопротивлениеякоря.

- магнитноесопротивлениеодного воздушногозазора.

- магнитноесопротивлениеброневой частисердечника.

- магнитноесопротивлениецентральногосердечника.

- магнитноесопротивлениеоснования.

- МДС однойчасти разбиения.

- магнитныепотоки соответствующихучастков.

и - узлы магнитнойцепи.

Конечнойцелью расчетамагнитной цепиявляется определениекоэффициентови,выбранныхпроизвольноиз заданногодиапазоназначений.

3.2 Магнитныесопротивлениясхемы замещения.

Магнитопроводконструируюттак, чтобы среднеесечение различныхучастков примерноодинаковыми.

Вышеприведенныйрасчет был посуществу первымрасчетнымприближением,для того чтобыопределитьмагнитныесопротивления.

Для ЭМК (всеразмеры в м):

.

Возьмем .

.

Возьмем .

Средняямагнитнаяпроницаемость

0,0018333.

.

находим изравенства

.

.

находим изравенства

.

.

.

.

.

Магнитноесопротивлениеоснования:

Магнитныесопротивленияучастков:

Магнитныесопротивлениярассеяния:

3.3 Расчет схемызамещения.

Схему замещениярассчитаемметодом контурныхпотоков, используяаналогиюэлектрическойцепи магнитной:

магнитныйпоток в воздушномзазоре

Уравнениядля трех контуровбудут иметьвид:

(*)

Решив системууравнений,находим контурныепотоки .Используемуравнениясвязи, находиммагнитныепотоки участков:

Магнитныесопротивленияучастковмагнитопровода(стальных) находимпо формуле:

Разделивпотоки стальныхучастков наих сечения,находим магнитныеиндукции настальных участках,а по ним, используяосновную кривуюнамагничивания– напряженности,разделив магнитныеиндукции насоответствующиенапряженности,находим магнитныепроницаемостиучастков, а поним - соответствующиемагнитныесопротивленияучастков,сопротивленияирассеянияостаются неизменными.

Решая сновауравнения (*)осуществляемтретье расчетноеприближение.

3.4 Коэффициентынасыщения ирассеяния.

Коэффициентнасыщения:

Коэффициентрассеяния:

Если выбранныезначения ивначале расчетаи рассчитанныев п. 3.4 отличаютсяболее на 5 %, тоследует выбратьновые значения:

,

и весь расчетповторить ссамого начала.

Литература.

1,2.«Электротехническийсправочник»,т. 1,2. Под редакциейВ.Г. Герасимоваи др. М. Энергоиздат,1986.

3.Таев И.С.«Электрическиеаппараты управления».М. высшая школа,1985.

4.Буйлов А.Я.«Основыэлектроаппаратостроенияя».М. – Л, ГЭИ, 1946.

таблица №2

Чистополь2003